电机安全检测技术革新与应用

电机安全检测技术革新与应用

刘 蕾

身份证件号 ： 1201061966 ** 170087 天津市 300193

摘要：随着社会的额发展，电机被应用于工业的各个部分，尤其是各类工业设备中，然而收到各类因素的影响，电机可能发生各类故障，比如电气故障、机械故障、永磁体故障等，影响电机安全，因此，为了提高电机运行的安全性，对于电机检测技术的重视程度也越来越强，这就使得如何检测电机设备或者相关器械以改进电机的性能成为了现阶段工业化水平进步过程中的一个研究重点。

关键词：电机故障；检测技术；改进措施

引言

电机行业在工业化水平的发展过程中可以说是人类历史上一个伟大的里程碑，从电流磁效应到电磁铁式发电机再到直流和交流发电机的出现，都和电机检测技术息息相关。想要获得技术性强、普适性广泛、而且消耗能量较小的电机就一定要以电机检测技术为基础进行处理，才能够优化设备的性能，从而促进其能够更好地服务于我国工业化进步的进程。

1.电机常见故障

1.1电气故障

电气故障主要包括定子匝间短路故障、缺相故障以及接地故障、绕组的连接错误等类型。

据统计，定子故障的发生次数在所有电机故障类型中占据了。其中，定子匝间短路是电机中最常见的故障。其主要原因是随着运行时间的增加，由于绝缘皮磨损、电机过热或过载，电机中的定子绕组绝缘皮可能会被击穿，从而导致定子绕组短路。短路故障非常棘手，因为它会将短路回路中的电流急剧增大，随之产生大量热量，如果不及时发现和消除，这些热量就会破坏更多的电线绝缘，并将短路故障迅速传播到更多的定子绕组中，这可能会引起相间短路甚至退磁。

内部定子绕组的故障可能会使某一相开路，导致缺相，除这个原因以外，缺相通常是由驱动系统的问题所致。缺相可能会导致较大的电磁转矩波动和严重的电机机械振动。如果这些故障不经及时处理就启动和运行，电机中可能会产生连锁性损坏，甚至会给整个系统带来灾难。

1.2机械故障

机械故障主要包括轴承故障和气隙偏心故障。

轴承故障占所有电机故障的40-50%，它是由环境机械振动、轴承未对中、润滑不良、过载、腐蚀等因素引起的。即使在正常运行期间，随着使用时间的增加，轴承也会不可避免地产生疲劳。当疲劳裂纹在金属表面下方产生并传播到表面时，会引起碎块破裂或剥落并留下凹坑，这将导致轴承的损坏和故障。轴承故障主要包括内圈故障、外圈故障、保持架故障和滚珠故障。同时，轴承损坏严重时还会导致其他类型的故障，例如摩擦过大、气隙偏心和匝间短路故障。

偏心故障是指转子和定子之间的气隙不均匀。这主要是由安装不当、螺栓松动或缺失、轴承未对准以及转子不平衡等因素引起的。偏心故障包括静态偏心、动态偏心和混合偏心。当发生静态偏心时，转轴的中心线距定子的中心会偏移一个恒定值。当发生动态偏心时，定子转子的气隙距离最小处会随着转子的旋转而旋转。在实际情况中，这两种现象常常并存，也就是混合偏心。偏心故障会影响电机正常运行，同时产生多余的振动、噪声、转矩波动等。当偏心故障变得严重时，它将导致定子和转子之间的摩擦，以至于损坏定子或转子铁心，从而对电机造成损害。

1.3永磁体故障

永磁体故障是指退磁故障。由于只有永磁电机的转子采用永磁体代替励磁绕组，所以这是永磁电机的特有故障。电机中的永磁体会因磁体损坏、过热、定子电流过大、逆变器故障或定子故障产生的大短路电流，以及磁体本身的老化而被消磁。其主要来源是电枢反应，在电机的正常运行期间，定子电流会产生反向磁场，该反向磁场会不断抵抗永磁体的磁场。长期运行之后，该反应将逐渐导致永磁体退磁。当该消磁作用只作用在部分磁体时被称作部分退磁，作用在整个磁极上时称作完全退磁。

根据一些相关研究，当电机中发生退磁故障时，由于磁链波动、转矩不足，电流将会增大以提供所需的转矩，这将使温度升高并反过来加剧退磁。同时，扭矩的波动也会产生异常的振动和声音。它们会对电机的正常运行产生负面影响，降低电机的性能和效率。

2.电机故障检测及改进方法

某设备显示器报电机缺相。现场工人通过排查线路，发现电机接线柱螺母轻微松动，局部发生极轻微打火现象。现场工人对接线柱进行二次紧固处理后，重新启动电机，掘进机恢复正常生产。但时间不长，掘进机再次发生电机缺相故障，线路排查时发现电机接线柱烧损。通过和现场工人沟通可知，电机接线方式为星形接法。

从现场故障现象分析，故障的最大原因可能是电机接线柱问题。但为了排除其他因素可能造成的影响，本文从电机控制原理来分析，逐一排查前级电源、接触器、电机接线柱，从而判断出真正的故障原因。

2.1故障检测

2.1.1前级电源

前级电源若缺相，也会引起电机缺相故障。故障发生后，检查前级电源控制柜的故障记录，没有发现发生过故障。现场用万用表测量前级电源电压，三相电压均正常，从而可以确定前级电源正常。

2.1.2接触器

接触器是控制电机通断的执行元件，若接触器的主触头发生损坏，也会引起电机缺相故障。故障发生后，现场对接触器进行检测，接触器吸合后，接触器下口的三相电压均正常，从而可以确定接触器正常。

2.1.3电机接线柱

现场的电机为Y型接法，通过对Y型接法和△型接法时电机接线柱结构图进行分析，发现现场短接片的接法有问题。螺母将短接片压紧后，由于短接片b在U2和V2两个接线柱上不在同一个水平面上（相差尺寸为短接片厚度），U2和V2的螺母受到短接片b的张力，时间长了，U2和V2的螺母的紧固力变小，短接片b和螺母之间的接触电阻增大，造成局部过热。恶性循环到一定程度后，导电杆和连接片之间出现间隙，在启动电流冲击下产生电弧放电，进而电机等效内阻增大，故障相电流变小，控制器启动保护程序，报电机缺相故障。

2.2改进措施

通过以上分析，只要在V2接线柱上增加一个铜垫片（厚度尺寸与短接片相同），就可以改善这个问题。如图1所示。

图1 增加铜垫片后的Y接示意图

结语

综上所述，为了提高工业化水平的提高，确保电机安全运行时非常重要的一个部分。通过提升电机检测技术的改革创新效果，可以促进其在实际工业生产过程中的应用。这样做的好处一方面是使得电机行业的发展变得越来越科学，而且就电机的质量也会有一定的提升作用，促进其使用寿命的延长；另一方面还能够使得现阶段我国电机设备的设计水平被提升，从而促进了电机设备的质量趋于稳定，也是更好作用于工业化水平进步的一项重要的基础措施。

参考文献

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